Fundamentos de la Madera: Composición, Propiedades y Aplicaciones en Tecnología Industrial

La Madera: Un Material Fundamental en la Ingeniería

La madera es un material ortotrópico compuesto principalmente por fibras de celulosa (aproximadamente el 70%) y lignina (cerca del 30%).

Desde la revolución industrial, muchos de los usos de la madera han sido cubiertos por metales o plásticos. Sin embargo, sigue siendo un material muy apreciado por su belleza intrínseca y por la capacidad de reunir características que difícilmente se encuentran en materiales artificiales.

Normativa Aplicable en Construcción

En el diseño se utiliza además normativa extranjera, pero se deben cumplir las siguientes normas mínimas exigidas en la OGUC (Ordenanza General de Urbanismo y Construcciones):

• NCh 1990: Madera, tensiones admisibles.
• NCh 1198: Madera, Construcción en madera.
• NCh 2151: Madera laminada, vocabulario.
• NCh 2165: Madera laminada, tensiones admisibles.
• NCh 1207: Clasificación visual.

Características Generales de la Madera

Características Destacadas:

• Estéticas: Aporta calidez y belleza a las estructuras.
• Origen Natural: Es un material de origen vegetal, lo que lo hace susceptible a ser afectado por agentes patógenos (hongos, polillas, termitas, etc.) que impactan su durabilidad.
• Humedad: Sufre variaciones dimensionales significativas debido a los cambios en el contenido de humedad ambiental.
• Mantenimiento: Requiere mantenimiento frecuente, especialmente cuando se utiliza en exteriores.
• Construcción: Permite métodos de construcción tanto artesanales como racionalizados.
• Hermeticidad: Ofrece buena hermeticidad, aunque esta depende de la calidad de los contactos entre hoja-marco y los elementos accesorios.
• Combustibilidad: Es un material combustible.
• Versatilidad: Permite una gran versatilidad en cuanto a formas, texturas y colores.
• Costo: El costo es variable y está directamente influenciado por la calidad de la madera empleada.
• Limitaciones Mecánicas: Presenta limitaciones mecánicas asociadas a la calidad de las uniones (ensambles, conectores, tarugos, tornillos), que no siempre son íntimas.

Clasificación Estructural de la Madera

Definiciones según la Estructura Celular

Latifoliadas (Maderas Duras)

• Hojas anchas y generalmente caducifolias (pierden la hoja en invierno).
• Ejemplos: Coigue, lenga, raulí, roble, tepa, tineo, ulmo, luma, laurel, olivillo, etc.

Coníferas (Maderas Blandas)

• Hojas muy delgadas, generalmente aciculares, que no se caen en invierno (perennifolias).
• Ejemplos: Pino araucaria, pino insigne o radiata, pino oregón, alerce, mañio.

Propiedades Físicas y Mecánicas

Propiedades Relevantes:

Propiedades Eléctricas y Acústicas

• Eléctricas: Es un excelente aislante eléctrico, aunque su capacidad aislante decae notablemente con el aumento de la humedad.
• Acústicas: Amortigua las vibraciones sonoras, transformando la energía sonora en energía calórica mediante el roce de las ondas con la estructura celular interna.

Propiedades Térmicas

El comportamiento térmico de la madera depende de dos factores clave:

1. Conductividad Térmica: La capacidad intrínseca del material para transmitir calor.
2. Calor Específico: La cantidad de calor necesaria para elevar en 1 grado Celsius la temperatura de un gramo de material.

La combinación de estos aspectos resulta en que la madera absorbe el calor muy lentamente. Esta alta resistencia al paso del calor la convierte en un buen aislante térmico y, consecuentemente, resistente a la acción inicial del fuego.

Propiedades Mecánicas

Las propiedades mecánicas se basan en la resistencia de la madera frente a diversas solicitaciones externas. Estas propiedades se determinan mediante ensayos estandarizados.

Ensayos para Determinar Propiedades Mecánicas

Los ensayos se realizan típicamente en probetas que se encuentran en estado verde y secas al aire:

• Compresión paralela a la fibra.
• Compresión normal a la fibra.
• Flexión estática.
• Tenacidad: Capacidad fundamental para absorber energía cuando se aplica una carga de manera instantánea.